CN110313080B - 包括灭火系统的电池组 - Google Patents

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Abstract

提供了一种包括灭火系统的电池组，所述电池组包括：外壳；电池模块，布置在外壳中并且包括彼此间隔开一定距离的多个电池单体；药剂存储单元，储存灭火药剂并且当在电池模块处探测到温度异常时将灭火药剂注入到外壳中；第一多孔板，布置在外壳的使灭火药剂从药剂存储单元流到外壳的流入通道的一侧上，包括用于使灭火药剂通过并且将灭火药剂引导至布置在各个电池单体之间的连接通道的多个第一开口孔，并且通过多个第一开口孔使从流入通道注入到连接通道中的灭火药剂均匀地分散；以及风扇，将注入到外壳中的灭火药剂排出到其外部，其中，顺序地通过流入通道和连接通道的灭火药剂在外壳的排出通道中被收集，并且在排出通道中收集的灭火药剂被风扇排出到外壳的外部。

Description

包括灭火系统的电池组
技术领域
本公开涉及一种包括灭火系统的电池组。
背景技术
最近，已经开发了使用高能量密度的非水电解质的高输出二次电池，多个高输出二次电池串联连接，以构造可以用来驱动诸如电动车辆的需求大功率的装置的发动机的大容量二次电池。
如此，大容量二次电池(为了便于描述，在下文中，贯穿说明书称为“电池组”)通常包括：多个电池单体，串联或并联连接并且每个电池单体包括电极组件，电极组件包括正极板和负极板且隔膜位于它们之间；壳体，具有其中嵌入电极组件的空间部分；盖组件，与壳体结合以密封壳体；以及正极端子和负极端子，伸出盖组件并且电连接到包括在电极组件中的正极板和负极板的集流体。
通常，在方形电池的情况下，对于每个电池单体，单电池被彼此相交地布置，使得突出到盖组件上方的正极端子和负极端子与相邻单电池的正极端子和负极端子相交，并且导体通过螺母连接并安装在螺丝加工的正极端子与负极端子之间以构成电池组。
这里，对于电池组，因为连接几个至几十个电池单体以构成电池组，所以从每个电池单体产生的热应易于消散，例如，在二次电池应用到混合电动车辆(HEV)的情况下，温度管理可能比其他任何事情都重要。
例如，当没有适当地执行散热时，从每个电池单体产生的热会引起电池组的温度升高，从而导致电池组应用到的装置故障。
具体地，在HEV电池组用于车辆中的情况下，因为通过大电流对HEV电池组充电/放电，所以通过二次电池的内部反应会产生热并且HEV电池组会依据其使用状态而加热到相当高的温度，从而影响电池的独特特性并且降低电池的独特性能。
因此，在HEV电池组应用到车辆等的情况下，HEV电池组可以包括灭火系统，以使电池组的温度保持在合适的状态并且以防止电池损坏和安全事故为目的。
在此背景技术部分中公开的信息是在实现本公开的实施例之前已经为发明人所知或者是在实现本公开的实施例的过程中获得的技术信息，因此，它可以包含不形成已为本国公众所知的现有技术的信息。
发明内容
技术问题
提供了一种包括灭火系统的电池组，如果由于电池单体的异常发热引起爆炸，该灭火系统可以使扩散到相邻电池单体的热量最小化，并且可以在短时间内稳定电池组的温度以防止热量扩散到外部。
技术方案
根据本公开的一个方面，包括灭火系统的电池组包括：外壳；电池模块，布置在外壳中并且包括彼此间隔开一定距离的多个电池单体；药剂存储单元，储存灭火药剂并且当在电池模块处探测到温度异常时将灭火药剂注入到外壳中；第一多孔板，布置在外壳的使灭火药剂从药剂存储单元流到外壳的流入通道的侧面上，包括用于使灭火药剂通过并且将灭火药剂引导至布置在各个电池单体之间的连接通道的多个第一开口孔，并且通过多个第一开口孔使从流入通道注入到连接通道中的灭火药剂均匀地分散；以及风扇，将注入到外壳中的灭火药剂排出到其外部，其中，顺序地通过流入通道和连接通道的灭火药剂在外壳的排出通道中被收集，并且在排出通道中被收集的灭火药剂通过风扇排出到外壳的外部。
有益效果
根据包括根据本公开的实施例的灭火系统的电池组，可以将强力的灭火气体注入到电池组中，以迅速地控制热量扩散并且使由连锁爆炸引起的损坏最小化。
然而，本公开的范围不限于这些效果。
附图说明
图1是示出根据本公开的实施例的包括灭火系统的电池组的示意性构造的示意图。
图2是示出图1中示出的包括灭火系统的电池组的药剂存储单元、流入通道和第二多孔板的示意性连接结构的侧面示意性视图。
图3是示出图1中示出的包括灭火系统的电池组的排出通道和风扇的示意性连接结构的侧面示意性视图。
图4是示出图1中示出的包括灭火系统的电池组的电池模块和第一多孔板的示意性结构的示意性俯视图。
图5是示意地示出图4中示出的第一多孔板的第一修改的示意性俯视图。
图6是示意地示出图4中示出的第一多孔板的第二修改的示意性俯视图。
图7是示意地示出图4中示出的第一多孔板的第三修改的示意性俯视图。
具体实施方式
根据本公开的实施例，包括灭火系统的电池组包括：外壳；电池模块，布置在外壳中并且包括彼此间隔开一定距离的多个电池单体；药剂存储单元，储存灭火药剂并且当在电池模块处探测到温度异常时将灭火药剂注入到外壳中；第一多孔板，布置在外壳的使灭火药剂从药剂存储单元流到外壳的流入通道的侧面上，包括用于使灭火药剂通过并且将灭火药剂引导至布置在各个电池单体之间的连接通道的多个第一开口孔，并且通过多个第一开口孔使从流入通道注入到连接通道中的灭火药剂均匀地分散；以及风扇，将注入到外壳中的灭火药剂排出到其外部，其中，顺序地通过流入通道和连接通道的灭火药剂被收集在外壳的排出通道中，并且收集在排出通道中的灭火药剂通过风扇排出到外壳的外部。
在本实施例中，排气孔可以形成在多个电池单体的一侧上，当多个电池单体的内部温度或压力上升到参考值以上时，排气孔将自动打开，当多个电池单体的形成有排气孔的一侧被称为第一位置且多个电池单体的与第一位置相对的另一侧被称为第二位置时，流入通道可以形成在第二位置处且排出通道可以形成在第一位置处。
在本实施例中，电池组还可以包括：温度传感器，探测电池模块的温度；计算单元，计算由温度传感器探测到的输出信号；比较单元，将由计算单元计算的值与储存的参考值进行比较以探测在电池模块处是否已经发生火灾；以及输出单元，根据比较单元的信号来控制是否打开/关闭药剂存储单元。
在本实施例中，电池组还可以包括：第二多孔板，布置在流入通道中的第一多孔板的上游侧上，并且包括用于使灭火药剂通过的多个第二开口孔，其中，第二多孔板可以通过多个第二开口孔使流入流入通道中的灭火药剂均匀地分散。
在本实施例中，多个第二开口孔可以具有圆形、椭圆形和多边形中的一种形状。
在本实施例中，药剂存储单元可以包括允许或阻止灭火药剂从药剂存储单元流到流入通道的阀门。
在本实施例中，多个第一开口孔可以具有圆形、椭圆形和多边形中的一种形状。
在本实施例中，多个第一开口孔可以具有相同的尺寸。
在本实施例中，多个第一开口孔的尺寸可以随着远离药剂存储单元而逐渐增大。
在本实施例中，灭火药剂可以包括氩、氮和二氧化碳之中的至少一种。
通过附图、所附权利要求以及本公开的下面的具体实施方式、附加权利要求，这些和/或其他方面、特征和优点将变得清楚。
公开的实施例
本公开可以包括各种实施例和各种修改，并且其某些实施例在附图中被示出并将在这里被详细描述。通过以下结合附图的实施例的描述，本公开的效果和特征及其实现方法将变得清楚。然而，本公开不限于以下描述的实施例，并且可以以各种模式实现。
将理解的是，尽管在这里可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种组件，但是这些组件不应受限于这些术语，并且这些术语仅用于将一个组件与另一组件区分开。另外，如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式也意图包括复数形式。另外，将理解的是，在这里使用的术语“包含”、“包括”和“具有”说明存在所陈述的特征或组件，但不排除存在或添加一个或更多个特征或组件。
另外，为了便于描述，可以夸大附图中的组件的尺寸。换言之，由于为了便于描述而任意地示出了附图中的组件的尺寸和厚度，所以本公开不限于此。
在下文中，将参照附图来详细描述本公开的实施例，在下面的描述中，同样的附图标记将表示同样的元件，并且将省略它们的冗余的描述。
图1是示出根据本公开的实施例的包括灭火系统的电池组的示意性构造的示意图，图2是示出图1中示出的包括灭火系统的电池组的药剂存储单元、流入通道和第二多孔板的示意性连接结构的侧面示意性视图，图3是示出图1中示出的包括灭火系统的电池组的排出通道和风扇的示意性连接结构的侧面示意性视图。
参照图1至图3，根据本公开的实施例的包括灭火系统的电池组100(在下文中称为“电池组”)可以包括外壳110、电池模块120、药剂存储单元130、第一多孔板140、风扇150、控制器160和第二多孔板170。
外壳110可以是其中容纳电池组100的诸如电池模块120、药剂存储单元130和第一多孔板140的主要组件的组件。然而，外壳110不限于此结构，例如，外壳110可以容纳电池模块120和第一多孔板140，而药剂存储单元130可以安装在外壳110的外侧。
尽管图1示出了药剂存储单元130安装在外壳110中并且被排出通道113覆盖但不被流入通道111(即，安装在外壳110的外侧)覆盖，但是本公开的实施例不限于此。即，为了便于描述而提供图1中示出的药剂存储单元130的位置，并且药剂存储单元130可以安装在外壳110的内部。
另外，风扇150可以安装在外壳中，其中，风扇150可以安装在外壳110的流入通道111和排出通道113中的一个或更多个处。然而，在下文中，为了便于描述，将主要描述风扇150安装在排出通道113的侧面上的情况。
接下来，电池模块120可以包括多个电池单体121，电池单体121可以安装在外壳110的内部、通过支架114固定并且彼此间隔开一定距离。尽管图1示出了安装在外壳110内部的全部八个电池单体121a至121h，但是这仅仅是为了便于描述并且本公开的实施例不限于示出的电池单体121的数量。即，可以在外壳110中安装两个或更多个电池单体121。
同时，电池单体121可以包括如图4和图5中示出的圆形单体或者可以包括如图6和图7中示出的方形单体。这里，电池单体121的形状不限于这里描述的本公开的实施例。然而，电池单体121可以安装在外壳110中同时彼此间隔开一定距离，在这种情况下，在下文中，在电池单体121之间形成的空间将被称为“连接通道112”。
具体地，排气孔122可以形成在多个电池单体121的一侧上，当多个电池单体121的内部温度或压力上升到参考值以上时，排气孔122将自动地打开。这里，当多个电池单体121的形成有排气孔122的一侧将称为第一位置P1并且多个电池单体121的与第一位置P1的相对的另一侧将称为P2时，外壳的流入通道111可以形成在第二位置P2处并且排出通道113可以形成在第一位置P1处。
通常，当电池单体121的内部温度或压力上升到参考值之上从而使排气孔122打开时，排出电池单体121的内部物质的点或火灾发生的点可能是第一位置P1。当从药剂存储单元130喷出的灭火药剂被直接地引入到第一位置P1时，因为灭火药剂与电池单体121的高温内部物质和/或燃烧产物一起被引入到连接通道112中，所以热量会被扩散到另一相邻的电池单体121，从而在严重的情况下，这些电池单体121会发生一连串爆炸。
然而，根据图1中示出的根据的本公开的实施例的电池组100，因为灭火药剂可以被引入到形成在与定位有排气孔122的第一位置P1相对的第二位置P2处的流入通道111中，然后通过连接通道112排出到形成在第一位置P1处的排出通道113中，所以可以防止在任何一个电池单体121处发生的异常(例如，火灾或内部物质的排出)扩散到另一电池单体121中。
药剂存储单元130可以储存灭火药剂(未示出)并且当在电池模块120处探测到温度异常时将灭火药剂注入到外壳中。具体地，药剂存储单元130可以包括允许或阻止灭火药剂从药剂存储单元130流到流入通道111的阀门131。尽管图1示出了阀门131安装在流入通道111处，但阀门131可以安装在药剂存储单元130的内部。即，阀门131可以在平时保持关闭状态，而当灭火药剂将要被注入到电池模块120中时阀门131可以打开以将灭火药剂从药剂存储单元130注入到外壳110中。
灭火药剂可以包括氩、氮和二氧化碳中的一种或更多种。例如，当使用二氧化碳作为灭火药剂时，二氧化碳可以在低温和高压的状态下被液化并被储存在药剂存储单元130中。当在电池模块120处探测到温度异常时，二氧化碳可以从药剂存储单元130释放到外壳110的内部(即，释放到流入通道111)并且同时固化成为固态。即，从药剂存储单元130释放的二氧化碳可以作为细小的固体颗粒被引入到流入通道111中并在流入通道111中立即升华，然后以气态引入到外壳110中。
其结果是，通过吸收电池单体121的热量，二氧化碳可以升华并且同时气体的二氧化碳可以将外壳110内部的氧推到外部，从而冷却电池单体121并且同时熄灭电池单体121处可能发生的火灾。
第一多孔板140可以安装在外壳110的流入通道111的侧面上，灭火药剂通过流入通道111从药剂存储单元130引入到外壳110中。具体地，第一多孔板140可以安装在从药剂存储单元130释放的灭火药剂可以通过流入通道111引入到外壳110中然后传输到连接通道112的位置处。因为第一多孔板140包括用于使灭火药剂通过的第一开口孔141，所以引入到流入通道111的灭火药剂可以穿过第一开口孔141然后传输到形成在电池单体之间的连接通道112。
具体地，第一多孔板140的第一开口孔141可以执行使从流入通道111注入到连接通道112中的灭火药剂均匀地分散的功能。即，当第一多孔板140未安装在流入通道111处时，因为相对大量的灭火药剂被引入到与释放灭火药剂的药剂存储单元130邻近的连接通道112(“D1”方向的左侧)中，而相对少量的灭火药剂被引入到相对远离药剂存储单元130的连接通道112(“D1”方向的右侧)中，所以如果火灾发生在远离药剂存储单元130的电池单体121处，那么灭火功能会劣化。
因此，当包括第一开口141的第一多孔板140安装在流入通道111处时，无论电池单体121与药剂存储单元130的相对位置如何，都可以在任何位置获得均匀的灭火效果。同时，根据各种实施例，可以变化第一开口孔141的尺寸和形状。例如，第一开口孔141可以具有圆形、椭圆形和多边形中的一种形状。此外，第一开口孔141可以具有如下面参照图4至图7所具体描述的各种布置结构。
接下来，风扇150可以将注入到外壳110中的灭火药剂排出到外部。即，风扇150可以执行强制灭火药剂流动的功能，使得从药剂存储单元130释放并且引入到流入通道111中的灭火药剂可以通过连接通道112和排出通道113排出到外部。
在这方面，如附图中所示，风扇150可以安装在排出通道113的最下游侧，即，安装在灭火药剂被排出到外部的点处，但不限于此，例如可以安装在流入通道111中的药剂存储单元130的下游侧。即，风扇150可以靠近阀门131安装。然而，在下文中，为了便于描述，将主要描述风扇150安装在排出通道113的最下游侧的情况。
如图1中所示，风扇150可以安装在排出通道113处，使得可以沿第二方向D2形成通过排出通道113排出到外部的灭火气体的排出方向；然而，本公开的实施例不限于此。即，尽管在附图中未示出，但风扇150可以安装在排出通道113处，使得通过排出通道113排出到外部的灭火气体的排出方向可以是第一方向D1(见图3)、第二方向D2(见图1)以及与第一方向D1和第二方向D2相交的第三方向D3的任一方向。
控制器160可以包括温度传感器161、计算单元162、比较单元163以及输出单元164，温度传感器161用于探测电池模块120的温度，计算单元162用于计算通过温度传感器161探测到的输出信号，比较单元163用于将通过计算单元162计算的值与储存的参考值进行比较以探测在电池模块120处是否已经发生火灾，输出单元164用于根据比较单元163的信号来控制是否打开/关闭药剂存储单元130。
尽管图1示出了温度传感器161安装在控制器160中，但这仅仅是为了便于描述，并且温度传感器161可以安装在每个电池单体121处并且单独地电连接到控制器160。即，对于温度传感器161的安装位置，温度传感器161可以根据电池组100的设计而安装在各种位置，并且可以安装在能够准确探测电池单体121的温度的任何位置。
具体地，温度传感器161可以探测电池单体121的温度并且产生与电池单体121的温度有关的输出信息。这里，输出信息可以包括例如诸如电阻值的具体性能值。温度传感器161可以电连接到计算单元162以将与每个电池单体121的温度有关的输出信息传输到计算单元162。
计算单元162可以计算每个电池单体121的由温度传感器161探测到的输出信号，并且将输出信号转换为电池单体121的当前温度。比较单元163可以将电池单体121的当前温度与电池单体121的预设参考温度进行比较，以探测在电池模块120处是否已经发生火灾。当在电池模块120处已经发生火灾时，输出单元164可以根据从比较单元163接收的信号打开药剂存储单元130。此外，输出单元164可以通过根据从比较单元163接收的信号控制阀门131来将灭火药剂从药剂存储单元130释放到流入通道111。
第二多孔板170可以布置在流入通道111中的第一多孔板140的上游侧上，并且可以包括用于使灭火药剂通过多个的第二开口孔171。第二多孔板170可以执行使通过多个第二开口孔171流入流入通道111中的灭火药剂沿第三方向D3均匀地分散在整个区域上的功能。
根据具有根据本公开的实施例的以上结构的电池组100，从药剂存储单元130释放的灭火药剂可以在顺序地通过流入通道111和连接通道112之后在排出通道113处被收集，并且在排出通道113处收集的灭火药剂可以通过风扇150排出到外壳110的外部。
在下文中，将参照图4至图7来详细描述第一多孔板140的尺寸和形状各种实施例。
图4是示出图1中示出的包括灭火系统的电池组的电池模块和第一多孔板的示意性结构的示意性俯视图，图5是示意地示出图4中示出的第一多孔板的第一修改的示意性俯视图，图6是示意地示出图4中示出的第一多孔板的第二修改的示意性俯视图，图7是示意地示出图4中示出的第一多孔板的第三修改的示意性俯视图。
参照图1和图4，在第二位置P2处通过第二多孔板170引入到流入通道111的灭火药剂可以沿第一方向D1扩散。被引入到流入通道111中并且沿第一方向D1流动的灭火气体可以通过第一开口孔141沿第二方向D2被引导然后流入连接通道112中。在这种情况下，如图4中示出的，第一开口孔141的尺寸可以全部相同。根据这种结构，通过多个第一开口孔141从流入通道111注入到连接通道112中的灭火药剂可以被均匀地分散。
同时，参照图5，第一开口孔241的尺寸可以沿第一方向D1随着远离药剂存储单元130而逐渐增大。即，靠近药剂存储单元130的第一开口孔241的直径可以是W1，且离药剂存储单元130最远的第一开口孔241的直径可以是大于W1的W7。
尽管图5示出了第一接触孔241的尺寸随着远离药剂存储单元130而线性地增大，但是本公开的实施例不限于此。即，第一开口孔241的尺寸可以随着远离药剂存储单元130而非线性地增大。
同时，图6和图7示出了电池单体321或421包括方形单体的情况。这样，即使当电池单体321或421是方形单体时，第一开口孔341或441也可以连接到形成在电池单体321或421之间的连接通道(未示出)，并且其尺寸可以如图6中所示的全部相同(见图6中的W)，或者可以如图7中所示的随着远离药剂存储单元130而逐渐增大(见图7中的W1和W7)。
此外，尽管图7示出了第一开口孔441的尺寸随着远离药剂存储单元130而线性地增大，但是本公开的实施例不限于此。即，如图5中一样，图7的第一开口孔441的尺寸也可以随着远离药剂存储单元130而非线性的增大。
尽管已经参照附图中示出的实施例描述了本公开，但这仅仅是示例，本领域的普通技术人员将理解的是，可以在其中进行各种修改。因此，本公开的精神和范围应当由所附权利要求限定。
工业适用性
根据包括根据上述本公开的实施例的灭火系统的电池组，如果由于电池单体的异常发热而引起爆炸，可以使扩散到相邻电池单体的热量最小化，并且可以在短时间内稳定电池组的温度以防止热量扩散到外部。

Claims (10)

1.一种包括灭火系统的电池组，所述电池组包括：
外壳，包括流入通道和排出通道；
电池模块，布置在所述外壳中并且包括通过连接通道彼此间隔开的多个电池单体；
药剂存储单元，储存灭火药剂，并且当在所述电池模块处探测到温度异常时将所述灭火药剂注入到所述外壳中；
第一多孔板，布置在所述外壳的使灭火药剂从所述药剂存储单元流到所述外壳的所述流入通道的一侧上并且限定与所述连接通道对齐的多个第一开口孔，其中，所述多个第一开口孔使灭火药剂通过并且将灭火药剂引导至布置在各个电池单体之间的所述连接通道，并且通过所述多个第一开口孔使从所述流入通道注入到所述连接通道中的灭火药剂均匀地分散；以及
风扇，将注入到所述外壳中的灭火药剂排出到其外部，
其中，顺序地通过所述流入通道和所述连接通道的灭火药剂在所述外壳的所述排出通道中被收集，并且
在排出通道中收集的灭火药剂被风扇排出到所述外壳的外部，
其中，所述多个电池单体中的每个限定排气孔，所述排气孔在各个电池单体的一侧上邻近所述排出通道且与所述流入通道相对。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，
当所述多个电池单体的内部温度或压力上升到参考值以上时，所述排气孔自动打开。
3.根据权利要求1所述的电池组，所述电池组还包括：
温度传感器，探测所述电池模块的温度；计算单元，计算由所述温度传感器探测到的输出信号；比较单元，将由所述计算单元计算的值与储存的参考值进行比较，以探测在所述电池模块处是否已经发生火灾；以及输出单元，根据所述比较单元的信号控制是否打开/关闭所述药剂存储单元。
4.根据权利要求1所述的电池组，所述电池组还包括：
第二多孔板，布置在所述流入通道中的所述第一多孔板的上游侧上，并且包括用于使灭火药剂通过的多个第二开口孔，
其中，所述第二多孔板通过所述多个第二开口孔使流入所述流入通道中的灭火药剂均匀地分散。
5.根据权利要求4所述的电池组，其中，
所述多个第二开口孔具有圆形、椭圆形和多边形中的一种形状。
6.根据权利要求1所述的电池组，其中，
所述药剂存储单元包括允许或阻止灭火药剂从所述药剂存储单元流到所述流入通道的阀门。
7.根据权利要求1所述的电池组，其中
所述多个第一开口孔具有圆形、椭圆形和多边形中的一种形状。
8.根据权利要求1所述的电池组，其中，
所述多个第一开口孔具有相同的尺寸。
9.根据权利要求1所述的电池组，其中，
所述多个第一开口孔的尺寸随着远离所述药剂存储单元而逐渐增大。
10.根据权利要求1所述的电池组，其中，
灭火药剂包括氩、氮和二氧化碳之中的至少一种。
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